1、真核微生物,王莹 ywang 微生物学教研室,细胞生物的三原界,真核微生物,真菌,单细胞藻类,原生动物,霉菌,酵母菌,蕈菌（蘑菇）,丝状真菌,单细胞真菌,大型真菌,真菌界, G.C.Ainsworth（1966）五亚门,真菌分类系统中的俗名,霉菌（mold）：是一些“丝状真菌”的统称，分类上属于子囊菌、担子菌和半知菌。 酵母菌（yeast）：“单细胞真菌”的总称。分类上属于接合菌、子囊菌和半知菌。 蕈类（mashroom）：大型真菌的总称，早年指蘑菇一类的具有菌伞结构的真菌。 菌物系统（myceteae）：早先放在霉菌中，后独立，特指卵菌、粘菌等。现在又泛指所有真菌。,真菌的形态结构, 细胞核
2、完整，有核膜和核仁； 细胞质中细胞器完整（线粒体、内质网、高尔基体等）； 有丝分裂和减数分裂；有性孢子和无性孢子两种繁殖方式； 营养方式为化能有机营养（异养）、好氧； 在形态上出现不同程度的分化。,真菌具有坚韧细胞壁、无叶绿素、以孢子繁殖的真核生物的大类群,酵母菌的形状一般为圆形、卵圆形或椭圆形，大小为35m 530 m，细胞直径一般比细菌粗10倍左右。,一、形态和结构,第一节 酵母菌（yeast）,有的酵母菌子代细胞连在一起成为链状，称为假丝酵母。 解脂假丝酵母（C.lipolytica）或热带假丝酵母（C.tropicalis）能利用正烷烃为碳源进行石油发酵脱蜡。 有些种类可用作饲料酵母。
3、,1. 细胞壁：酵母菌细胞壁厚度约2570nm，主要成分是甘露聚糖、蛋白质、葡聚糖和几丁质，呈三明治结构。制备酵母菌原生质体，常用蜗牛酶。,二、细胞结构,2. 细胞膜：酵母菌的细胞膜与其它生物的细胞膜结构相似，都是由双层磷脂分子和蛋白质构成。与其它生物不同的是一些酵母菌的细胞膜中含有的固醇，主要是麦角固醇和酵母固醇。,3. 细胞质和内含物 （1）线粒体：主要是进行能量代谢，参与电子传递和氧化磷酸化过程。 （2）内质网：粗面型内质网主要参与核糖体的翻译和蛋白质的合成及修饰；滑面型内质网主要参与脂类的合成及运输等。 （3）液泡：由一层膜包裹，含水解酶、浓缩的盐、氨基酸、糖类和脂类物质，是酵母菌的贮
4、存仓库。也可以起调节渗透压的作用。,4. 细胞核：核物质由蛋白质和DNA组成。染色体有多条，如酿酒酵母有17条染色体。,图中： N为核仁； M为线粒体； V为液泡； ER为内质网,1. 无性繁殖,（1）芽殖（budding）：主要的无性繁殖方式，成熟细胞长出一个小芽，到一定程度后脱离母体继续长成新个体。,（一）繁殖方式,二、繁殖方式和生活史及培养特征,（2）裂殖（fission）：少数酵母菌可以象细菌一样借细胞横隔分裂而繁殖，例如裂殖酵母（Schizosaccharomyces）。,裂殖为2个细胞 子囊层包裹着多个子囊,（3）无性孢子繁殖：少数酵母菌可以产生特殊的无性孢子。例如赭色掷孢酵母可以
5、产生掷孢子（ballistospore）；白假丝酵母形成的厚壁孢子（chlamydospore）等。,掷孢酵母 白假丝酵母,酵母菌以形成子囊和子囊孢子的形式进行有性繁殖： 两个性别不同的单倍体细胞靠近，相互接触。 接触处细胞壁消失，质配（plasmogamy）。 核配（karyogamy），形成二倍体核的接合子。 二倍体方式进行营养细胞生长繁殖；进行减数分裂（meiosis），形成4个或8个子囊孢子，而原有的营养细胞就成为子囊。子囊孢子萌发形成单倍体营养细胞。,2. 有性繁殖,（二）生活史,根据酵母菌单倍体和双倍体细胞存在形式的不同，将酵母菌的有性生殖分三种： 1.单倍体型营养体主要为单倍体形
6、式存在（核配后立即进行减数分裂）。其特点是： 营养细胞为单倍体； 无性繁殖以裂殖方式进行； 二倍体细胞不能独立生活，且生活史很短； 形成8个单倍体的子囊孢子。 代表：八孢裂殖酵母（Schizosaccharomyces octosporus）,单倍体裂殖,单倍体营养细胞裂殖 两个营养细胞接触后形成结合管，发生质配后即行核配 二倍体的核分裂三次。第一次为减数分裂。 形成8个单倍体的子囊孢子 子囊破裂释放子囊孢子,2. 双倍体型双倍体营养阶段较长（核配后不立即进行减数分裂），可以芽殖。特点： 营养细胞为双倍体，进行芽殖，时间长； 单倍体的子囊孢子在子囊中发生接合； 单倍体阶段仅以子囊孢子形式存在，
7、不能独立生活。 代表：路德酵母（Saccharomyces ludwigii）。,单倍体子囊孢子在孢子囊内成对结合，并发生质配和核配 结合后的二倍体萌发，穿破子囊壁 二倍体营养细胞可独自存活，芽殖 二倍体核减数分裂形成4个子囊孢子,3. 单双倍体型营养体既可以单倍体也可以双倍，两种形式同样重要。 一般情况下营养状态出芽繁殖 营养体既可以是单倍体形式存在也可以二倍体形式存在 在特定条件下进行有性生殖 代表：酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）,子囊孢子萌发成单倍体营养细胞 单倍体出芽繁殖 两个性别不同的营养细胞结合质配、核配 二倍体营养细胞不立即进行核分裂，出芽繁殖 特定
8、条件下，核减数分裂，形成4个子囊孢子,在产孢培养基上,（三）酵母菌的菌落特征,与细菌菌落类似，但一般较细菌菌落大且厚，表面湿润，粘稠，易被挑起，多为乳白色，少数呈红色。,酵母菌,细菌,称“糖菌”，多分布在含糖的偏酸性环境，如果园土壤。 人类第一种“家养微生物”。应用于酿酒、面制品加工。 分子生物学研究的重要模式生物。 啤酒酵母（Saccharomyces cerevisae）第一个完成全基因组序列测定的真核生物（1997）。酵母菌还是基因工程药物的主要生产者。 有些引起皮肤、呼吸道、消化道、泌尿生殖道疾病。,三、常见酵母菌,1. 啤酒酵母（Saccharomyces cerevisae）,工业
9、上最常用的菌种。 用于酒精发酵及制作面包，从中提取核酸、麦角质醇、维生素C、凝血质、辅酶A、ATP等。含丰富的转化酶可以转化蔗糖制作酒心巧克力等。 制备食用、药用和饲料用单细胞蛋白。 第一个完成全基因组序列测定，模式生物。,酿酒酵母是酵母菌中的代表。细胞多为圆形、卵圆形，少数变形延长成为腊肠形。细胞大小不一，特别是在长度上的差异较大。细胞很少成假丝。,酿酒酵母表达系统,70年代，酿酒酵母基因工程表达系统建立。 1981年Hilzeman成功地表达了人干扰素以来，已有几十种在疾病诊治方面有应用价值的基因在酵母系统中表达，包括多种细胞因子、多肽激素、乙肝表面抗原和核心抗原、酶等各种蛋白和多肽。,
10、安全：广泛应用于酿酒和食品工业，不产生毒素，安全性可靠； 加工：酵母是真核生物，能进行一些表达产物的加工，有利于保持生物产品的活性和稳定性； 分泌表达：表达产物分泌至胞外不仅有利于纯化，而且避免了产物在胞内大量蓄积对细胞的不利影响； 容易操作：遗传背景清楚，容易进行遗传操作； 生长繁殖迅速，工艺简单，生产成本低。,酵母系统表达外源基因的优点,酵母系统表达外源基因的局限性,难达到高密度发酵；蛋白分泌量少；翻译后加工与高等真核生物有所不同。,2. 热带假丝酵母（Candida tropicalis）,细胞呈球形或卵形，48m511m。麦芽汁固体斜面上呈乳白色或奶油色，无光泽或稍有光泽，软或平滑或部
11、分有皱纹。氧化烃类的能力很强，可以利用煤油。常用于单细胞蛋白的生产。,3. 产朊假丝酵母（Candida utilis）,细胞呈圆形或椭圆形，大小为3.54.5m713m。麦芽汁固体斜面上呈乳白色，平滑，有光泽或无光泽，边缘整齐或呈菌丝状。 产朊假丝酵母蛋白质含量和维生素B的含量均比酿酒酵母高，用于单细胞蛋白的生产。生长无需生长因子，可利用五碳糖、六碳糖和糖蜜，也可利用造纸工业的亚硫酸纸浆废液、木材水解液等。,4. 白假丝酵母（Candida albicans）,又名白色念珠菌。细胞呈圆形或卵圆形，出芽繁殖，不进行有性繁殖。在玉米粉琼脂培养基上可形成典型的假菌丝。 是一种条件致病菌，当机体菌群
12、失调、抵抗力下降或其他原因引起机体免疫力减弱时，极易导致这类真菌感染。,一般为浅部感染，主要侵染皮肤、粘膜，如感染口腔粘膜引起鹅口疮。如扩散至体内后，也可引起内脏或中枢神经感染，导致肺炎、肾炎、脑膜炎等疾病的发生。 白色念珠菌对一些唑类药物敏感，如氟康唑、酮康唑等。,5. 新型隐球菌(Cryptococcus neoformans),首度于1984年被发现，是一种产荚膜的酵母菌，能引起隐球菌病(cryptococcosis)及隐球菌脑膜炎(cryptococcal meningitis) 。 新型隐球菌已跃居爱滋病患死因首位，且占脑膜炎病因的5%。,细胞为圆形，直径为46m。 细胞壁外有一层很
13、厚的荚膜，折光性较强，常规染色难以观察到该菌，故称隐球菌。 鸽子等飞禽为该菌的主要传染源。,第二节、霉菌（mold）,一、形态和结构,按菌丝功能,营养菌丝：伸入培养基吸收营养,气生菌丝：向空气中生长,繁殖菌丝：产孢子的气生菌丝,按菌丝结构,无隔菌丝,有隔菌丝,菌丝体：分枝的菌丝 相互交错而成的群体,按孢子,无性孢子,有性孢子,霉菌菌丝直径约为210mm，比一般细菌和放线菌菌丝大几到几十倍。,封闭隔、单孔隔、多孔隔、复式隔（桶状隔膜）,二、霉菌细胞的基本结构,1. 细胞壁：霉菌细胞壁主要成分是几丁质，卵菌由纤维素构成。,霉菌细胞壁的构成及相对位置,细胞膜,几丁质,糖蛋白,葡聚糖,2. 细胞膜：与
14、原核细胞的膜相似，霉菌的细胞膜中也含有固醇类物质。 3. 细胞质和内含物：与其它真核生物基本相同。 4. 细胞核：典型的真核细胞结构。真正的细胞核，核上有核孔（4070nm），核内有核仁（进行mRNA合成，折光率较强的球形体）。 核物质由蛋白质和DNA组成。分裂间期称染色质，分裂期称染色体，染色体有多条。,三、霉菌的生长和繁殖,（一）霉菌的人工培养,糖：喜糖，基本逢糖就长；,酸：最适生长pH在4 6；,慢：真菌生长极慢，1 4周才形成菌落,温：最适温度在22 28；,湿：生长需要较高的湿度；,氧：大多数好氧；,1. 营养要求与培养条件,培养条件,查氏（Czapek ）培养基、沙氏（Sabous
15、roud）培养基,2.菌落特征,霉菌的菌丝较粗大，故形成的菌落疏松，呈毯状、绒状、絮状或蛛网状，成熟后颜色加深并能产生大量的孢子，孢子堆积在菌丝表面，使菌落表面带有一层粉末状的结构。,各种霉菌，在一定培养基上形成的菌落大小、形状、颜色等相对稳定，所以菌落特征也为分类依据之一。,霉菌的菌落 边缘的一般为刚长出的菌丝，颜色浅，多为白色；而孢子堆一般位于菌落的中心，常具有特定的颜色。,各种曲霉的菌落,各种病原真菌的菌落,霉菌的生长仅限于顶部 菌丝的顶端是细胞延长区和硬化区,（二）霉菌的生长,霉菌的繁殖方式,无性繁殖,有性繁殖,无性孢子,菌丝断裂,厚垣孢子 芽生孢子 孢囊孢子 关节孢子 分生孢子,（三
16、）霉菌的繁殖方式及生活史,1. 无性繁殖（Asexual reproduction）,孢囊孢子、分生孢子、芽生孢子、厚垣孢子、关节孢子,不经“异性”菌丝细胞配合，由菌丝自身分化或分裂形成的孢子，通过产生无性孢子进行的繁殖称为无性孢子繁殖。,厚垣孢子,节孢子,孢囊孢子,芽生孢子,分生孢子,SEM image (color added) of fungal mycelium with hyphae (green), sporangia (orange) and spores (blue), Penicillium sp. (SEM 1,560).,SEM image (color added) o
17、f a bread mold fruiting structure, Rhizopus stolonifer , (SEM2,860).,真菌的无性孢子及其特征,2. 有性繁殖（Sexual reproduction）,两个“性细胞”结合产生新个体，常见于自然界，人工培养基中不常出现。 a）质配（plasmogamy）：两个性细胞结合，细胞质融合，成为双核细胞，每个核均含单倍染色体（nn）。 b）核配（karyogamy）：两个核融合，成为二倍体接合子核，此时核的染色体数是二倍体（2n）。 质配后立即核配，高等霉菌常以双核形式存在一段时间，可分裂成双核子细胞。 c）减数分裂（meiosis）：
18、具有双倍体的细胞核经过减数分裂，核中的染色体数目又恢复到单倍体状态（n）。 多数核配后立即减数分裂，接合菌门中的霉菌常以二倍体的合子形式存在一段时间。,卵孢子,担孢子,子囊孢子,接合孢子,真菌的有性孢子及其特征,3. 霉菌的生活史（life cycle）,无性繁殖阶段：菌丝体发育成熟后产生无性孢子，无性孢子萌发形成新的菌丝体。 有性繁殖阶段：生长发育后期特定环境条件下，质配、核配、减数分裂后形成单倍体孢子，再萌发形成新的菌丝体。,有一些霉菌，至尽尚未发现其生活史中有有性繁殖阶段，这类真菌称为半知菌。,菌丝体成熟后释放无性孢子，萌发形成新的菌丝体。构成无性世代。 生长发育后期，特定环境条件下，菌
19、丝体分化出特殊的配子经过质配、核配和减数分裂产生有性孢子，萌发形成新的菌丝体。构成有性世代。,毛 霉,毛霉（接合菌亚门） （1）菌丝无隔，呈棉絮状，产生无性的孢囊孢子 （2）可产生淀粉酶，脂肪酶等,四、常见霉菌,根 霉,根霉（接合菌亚门） （1）菌丝无隔，具假根和匍匐枝，产生孢囊孢子和接合孢子 （2）乙醇乳酸发酵，甾体化合物转化等,曲霉（Aspergillus）（半知菌亚门） （1）菌丝有隔，分生孢子 （2）黄曲霉产生的黄曲霉素可致癌 （3）酿酒，制醋,曲霉的分生孢子头,青 霉,青霉（Penicillium）（半知菌亚门） （1）菌丝有横隔，产生小分生孢子，长在分生孢子梗上，呈扫帚状 （2）p
20、enicillin产黄青霉（P.chryrsogenum） （3）特别易寄生在柑橘，苹果等水果上,链格孢霉,链格孢霉属(Alternaria) （半知菌亚门） （1）菌落呈黑、褐色 （2）分生孢子链状，有纵横隔,镰刀菌属(又名：镰孢霉）(Fusarium) （半知菌亚门） （1）无性繁殖可产生有隔的大型分生孢子和小型分生孢子,酵母菌 和 霉菌 的比较,浅部感染真菌：皮肤癣真菌 秕糠马拉癣菌-花斑癣（汗斑） 皮肤癣真菌：手足癣，体癣，股癣，头癣，须癣 深部感染真菌 皮下组织真菌感染：发生丘疹、疣、肉芽肿等 全身性真菌病 条件致病性真菌 假丝酵母菌：甲床炎、鹅口疮、霉菌性阴道炎 新生隐球菌（常见）
21、：经肺侵入 曲霉：烟曲霉-支气管哮喘或肺部感染 毛霉：可通过输液或污染绷带感染 卡氏肺孢菌（肺囊虫） 真菌毒素：黄曲霉素-肝癌,五、致病性霉菌,鹅口疮Oral thrush,第三节、担子菌（Basidiomycetes）,担子菌的菌丝发育良好，有分隔，往往扩展为扇性。有头状、笔状、伞状、花朵状等。 担子菌的菌丝具有3个明显的发育阶段：初级菌丝（primary mycelium）、次级菌丝（secondary mycelium ）和三级菌丝（tertiary mycelium）。 次级菌丝可独立营养并占据了生活史的大部分。菌丝往往有两个核，称为双核菌丝（dikaryotic hyphal）。,一
22、、形态和结构,1. 初级菌丝,担孢子（basidospore）萌发而成，初期是多核，而后产生分隔，成为由单倍体的单核细胞构成的菌丝。,2. 次级菌丝,两个初级菌丝的单核细胞融合，或两个担孢子融合而成的双核体（n+n），迅速分裂成次级菌丝。以“锁状联合”方式增殖细胞，占据生活史的大部分。,3. 三级菌丝,由次级菌丝发育而来，也是双核菌丝。特化菌丝形成各种子实体（fruitbody）。,二、锁状联合（clamp connection）,1、双核间出现钩状分枝； 2、细胞内一个核进入钩中； 3、双核分裂成4个核； 4、新分裂的2个核进入细胞一段，一个核仍留在钩中； 5、钩向下弯曲，与原细胞壁接触。壁
23、融合，钩的基部产生隔膜； 6、钩中核下移，钩的垂直方向产生隔膜； 7、新细胞形成。,三、担子菌的繁殖方式及生活史,1. 担孢子的形成； 2. 担孢子的解离。,方式有芽殖、菌丝断裂、分生孢子、粉孢子等。,特点是产生担孢子。,（一）无性繁殖,（二）有性繁殖,减数分裂,担孢子,担孢子,单核菌丝,单核菌丝,双核菌丝（锁状联合）,子实体（n+n）,减数分裂,核配（2n）,（三）生活史,四、常见担子菌,大型真菌又称伞菌，包括多数担子菌和极少数子囊菌类 兼具药用、食用价值 其中多糖类物质抗肿瘤、提高免疫力 灵芝、茯苓、冬虫夏草、猴头菌 黑木耳、银耳、双孢蘑菇、平菇、香菇、金针菇、草菇,1. 香菇（Lenti
24、nula edodes）,口蘑科，微香菇属，又名香蕈、香菌、厚菇、花菇等。食用菌和药用菌。 含担孢子、脂肪、碳水化合物、粗纤维、维生素、矿质元素等，保健食品。 腺嘌呤丰富，可以预防肝硬化；含有酪氨酸氧化酶，有降血压的功效；香菇多糖具有很好的抗肿瘤作用，较早开发的二类新药。,2. 灵芝（Ganoderma karst）,灵芝菌科，灵芝菌属。最古老的药用真菌之一。神农百草经、本草纲目，记载。 性温，味淡，滋补、健脑、消炎、利尿、解毒、益味、抗癌，被誉为“仙草”。 含有有机锗、多糖、维生素、甾类、三萜类等有效成分。有机锗能提高血红蛋白的携氧能力，促进血液循环；多糖可以提高免疫功能，抗肿瘤等。,3.
25、猴头（Hericium erinaceus）,担子果块状或分支，无柄，无明显的菌盖，肉质，木生。 味美可食，我国著名食用菌和药用菌。被视为“山珍”，含有七种人体必需氨基酸。新鲜时菌体圆而厚，白色块状，肉质，形似猿猴头。治疗消化不良，消化道恶性肿瘤，胃、十二指肠溃疡。对神经衰弱，身体虚弱有较好疗效。,又称白木耳，新鲜时纯白色,半透明,由310多枚波曲的耳片组成。状如鸡冠花或菊花。大小不一，重量不等。干时褚色或朱黄色,是一种经济价值极高，极珍贵的食用菌和药用菌。治疗肿瘤、慢性支气管炎、肺原性心脏病,增强患者对放化疗的耐受力。,4. 银耳（Tremella. fuciformi）,麦角菌科真菌冬虫夏草寄生在蝙蝠蛾科昆虫幼虫上的子座及幼虫尸体的复合体，传统名贵中药材，有调节免疫系统功能、抗肿瘤、抗疲劳等多种功效。,5. 冬虫夏草（Cordyceps sinensis）,掌握： 真菌的概念，形态结构； 培养特性和菌落特征。 熟悉： 几种常见的真菌； 真菌与人类疾病。 了解： 真菌的分类； 真菌的繁殖方式。,主要内容,下节课再见！,
